JP2008507031A - 適応処理による周波数補償を行なう定電圧電源 - Google Patents

Abstract

定電圧電源（３００）は第１及び第２増幅段（３０１，３０３）と、出力段（３０７）と、そして可変ゼロ点調整回路（３１８）と、を備える。第１増幅段は基準電圧（ＶＲＥＦ）を入力するように接続され、かつ第１増幅段によって定電圧電源が第１の極（Ｐ１）を持つようになる。第２増幅段は第１増幅段に接続され、かつ第２増幅段によって定電圧電源が第２の極（Ｐ２）を持つようになる。出力段は第２増幅段に接続され、かつ出力ドライバ（３０８）を有し、更には出力電圧（ＶＯＵＴ）を基準電圧に基づいて供給するように接続される。可変ゼロ点調整回路（３１１）は第１増幅段、第２増幅段、及び出力段に接続される。可変ゼロ点調整回路（３１１）は、ゼロ点が構成されるようにすることにより定電圧電源の第１の極または第２の極の内の少なくとも一つの極を、出力ドライバのゲート−ソース電圧（ＶＳ）、及び出力ドライバのドレイン−ソース電圧に基づいて相殺する。

Description

本発明は概して定電圧電源に関し、特に適応処理による周波数補償を行なう定電圧電源に関する。

多くの電気系では、回路に接続される負荷インピーダンスに関係なく、電気系の安定性を維持することが望ましい。例えば、定電圧電源に接続される可変負荷によって電気系が不安定になるので、電気系に接続される定電圧電源の出力は、定電圧電源に接続される負荷のインピーダンスが経時変化しても安定状態を維持する機能を備える必要がある。

定電圧電源の出力の電圧を一定に維持するために使用される公知の方法の多くは、設定されるゼロの周波数を固定する方法（ｆｉｘｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｚｅｒｏ）を使用して定電圧電源の各段に関連する極を「ゼロ点で相殺する」ように構成される。しかしながら、例えば定電圧電源に接続される負荷が可変負荷である場合、可変負荷の影響を受ける各段の伝達関数の極の周波数も変わる。影響を受ける極を相殺するために設定されるゼロの周波数が固定され、そして該当する極の周波数が変化する場合、形成される極の影響を、ゼロを導入することによって厳密に除去することはできない。

図１は先行技術による定電圧電源１０を示している。定電圧電源１０はアンプ１２と、バッファアンプ１４と、ＰＭＯＳトランジスタ１６と、帰還回路１８と、そして負荷２０と、を含む。定電圧電源１０の出力に接続される負荷２０は抵抗素子及び容量素子を含む。アンプ１２には基準電圧及び（帰還回路１８から）帰還信号が入力され、そしてアンプ１２は基準電圧と帰還信号との間の差を増幅する。基準電圧及び帰還信号の両方を使用して定電圧電源１０の出力に供給される電圧を一定に維持する。アンプ１２の出力はバッファアンプ１４への入力として供給される。バッファアンプ１４はアンプ１２の出力を増幅し、そしてバッファアンプの出力をＰＭＯＳトランジスタ１６のゲート端子に供給する。ＰＭＯＳトランジスタ１６はアンプ１４の出力を使用して、負荷２０に供給される電流の大きさを制御する。

図２は、利得−周波数プロット及び位相−周波数プロットを示し、これらのプロットは、図１における定電圧電源１０の各段に関連する極１の極２、及び極３に対応する（それぞれＰ１，Ｐ２，及びＰ３の記号が付されている）。図２に示すように、周波数が高くなると、定電圧電源１０の各段に関連する各極の利得が小さくなり、そして定電圧電源１０の各極に関連する位相が遅れる。しかしながら、利得が０ｄＢに達する前に位相が遅れ過ぎると（例えば、−１８０度を負の方向に超える場合のように）、不安定状態が生じる恐れがある。定電圧電源１０内部の各極によって位相が遅れることに注目されたい。従って、図示の例では、極３において、位相が２２５度遅れ、定電圧電源が不安定系になる。

図１によれば、帰還回路１８はドレイン電流のみを使用して定電圧電源１０の不安定性を抑える。しかしながら、定電圧電源１０が線形領域（飽和領域とは逆の）で動作する場合、ドレイン電圧（ＶＤ）が少し変化するだけで、ドレイン電流が大きく変化するので、ドレイン電流を使用することによって定電圧電源１０の不安定性を効果的に抑えるということができない。すなわち、ドレイン電圧のみを使用することによって、定電圧電源１０の極を十分に相殺するということができないので、クロスオーバー周波数での位相余裕が、不安定状態をもたらすレベルにまで小さくなる。

従って、負荷が変化する状態においても安定な出力電圧を維持するように定電圧電源を改良する必要がある。

本発明の一の実施形態では、可変負荷に供給される電圧を一定に維持する定電圧電源が提供される。複数の段を設けることによって一つ以上の極を持つようになる定電圧電源、及び定電圧電源に接続される可変負荷に通常生じる不安定化の問題を解決する。一の実施形態では、定電圧電源の可変ゼロ点調整回路（以下に説明する）に可変負荷の種々のインピーダンスを調整させることにより、定電圧電源が前述の極を持つことによる不安定を無くすことができる。

本発明の一の実施形態では、定電圧電源は第１増幅段と、第２増幅段と、出力段と、そして可変ゼロ点調整回路と、を含む。第１増幅段は基準電圧を入力するように接続され、そして第１増幅段によって定電圧電源は第１の極を持つようになる。第２増幅段は第１増幅段に接続され、そして第２増幅段によって定電圧電源は第２の極を持つようになる。出力段は第２増幅段に接続される。出力段は出力ドライバを有し、出力電圧を基準電圧に基づいて供給するように接続される。可変ゼロ点調整回路は第１増幅段、第２増幅段、及び出力段に接続される。可変ゼロ点調整回路は、ゼロ点が構成されるようにすることにより定電圧電源の第１の極または第２の極の内の少なくとも一つを、出力ドライバのゲート−ソース電圧、及び出力ドライバのドレイン−ソース電圧に基づいて相殺する。

一の実施形態では、定電圧電源は第１増幅段と、出力段と、そして可変ゼロ点調整回路と、を含む。第１増幅段は基準電圧を入力するように接続される。出力段は第１増幅段に接続され、出力ドライバを有し、そして出力電圧を基準電圧に基づいて供給するように接続される。可変ゼロ点調整回路は第１増幅段及び出力段に接続される。可変ゼロ点調整回路は、ゼロ点が構成されるようにすることにより定電圧電源の第１の極を、出力ドライバのゲート−ソース電圧、及び出力ドライバのドレイン−ソース電圧に基づいて相殺する。

一の実施形態では、定電圧電源は第１増幅段と、第２増幅段と、出力段と、可変抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路と、抵抗素子と、第１トランジスタと、そして第２トランジスタと、を含む。第１増幅段は基準電圧を入力するように接続される。第２増幅段は第１増幅段に接続される。出力段は第２増幅段に接続され、出力ドライバを有し、そして出力電圧を基準電圧に基づいて供給するように接続される。抵抗素子は第１供給電圧に接続される第１端子を有する。第１トランジスタは、抵抗素子の第２端子に接続される第１電流電極と、出力ドライバの第１電流電極に接続される第２電流電極と、そして出力ドライバの制御電極に接続される制御電極と、を有する。第２トランジスタは、抵抗素子の第２端子に接続される第１電流電極と、出力ドライバの制御電極に接続される制御電極と、そして可変ＲＣ回路に接続される第２電流電極と、を有する。

一の実施形態では、出力電圧を供給する方法が開示される。基準電圧は定電圧電源の第１増幅段に供給される。出力電圧は基準電圧に基づいて生成される。出力電圧は定電圧電源の出力ドライバによって供給される。出力ドライバのゲート−ソース電圧、及びドレイン−ソース電圧に基づいて、ゼロ点が構成されて定電圧電源の第１の極を相殺する。

本発明は例を通して示され、そして添付の図によって制限されるものではなく、これらの図では、同様の参照記号は同様の構成要素を指す。当業者であれば、これらの図における構成要素が説明を簡単かつ明瞭にするために示され、そして必ずしも寸法通りには描かれていないことが分かるであろう。例えば、これらの図における幾つかの構成要素の寸法を他の構成要素に対して誇張して描いて本発明の実施形態を理解し易くしている。

図３は、本発明の一の実施形態による定電圧電源３００を示している。定電圧電源３００は増幅段３０１と、増幅段３０３と、出力段３０７と、可変ゼロ点調整回路３１８と、可変利得回路３２１と、そして帰還回路３１４と、を含む。一の実施形態では、増幅段３０１はアンプ３０２を含み、増幅段３０３はアンプ３０５を含み、そして出力段３０７はトランジスタ３０８（出力ドライバ３０８）及び負荷３１５を含む。一の実施形態では、トランジスタ３０８はＰＭＯＳトランジスタとすることができる。負荷３１５は抵抗素子４４０（抵抗体４４０）及び容量素子４４３（キャパシタ４４３）を含む。可変ゼロ点調整回路３１８は可変抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路３１７及び可変ゼロ点調整コントローラ３１１を含む。

一の実施形態では、アンプ３０２の出力はアンプ３０５の入力、可変利得回路３２１の出力、及び可変ＲＣ回路３１７の出力に接続される。アンプ３０５の出力は出力ドライバ３０８の制御電極、可変利得回路３２１の入力、及び可変ゼロ点調整コントローラ３１１の入力に節点３０６で接続される。電圧源（図示せず）は、電圧ＶＤＤをアンプ３０２の入力、可変利得回路３２１の入力、アンプ３０５の入力、可変ゼロ点調整コントローラ３１１の入力、及び出力ドライバ３０８の第１電流電極に節点３２２を供給点として供給するように接続される。出力ドライバ３０８の第１電流電極も可変ゼロ点調整コントローラ３１１の入力に節点３２２で接続される。出力ドライバ３０８の第２電流電極は可変ゼロ点調整コントローラ３１１の入力、帰還回路３１４の入力、及び負荷３１５の入力に節点３１０で接続される。可変ゼロ点調整コントローラ３１１の出力は可変ＲＣ回路３１７の入力に接続される。帰還回路３１４の出力はアンプ３０２の入力に接続される。

定電圧電源３００が正常に動作している間、アンプ３０２は電圧源及び接地（図示せず）に接続される。更に、負荷インピーダンスが可変である負荷３１５は出力段３０７の節点３１０に接続される。アンプ３０２は基準電圧（ＶＲＥＦ）を基準電圧源（図示せず）から、そして帰還電圧（ＶＦＢ）を帰還回路３１４から入力し、そして増幅出力を節点３３１に出力する。アンプ３０２の増幅出力は、差動利得を基準電圧ＶＲＥＦと帰還電圧ＶＦＢとの間の差に乗算したものである。一の実施形態では、アンプ３０２は、例えば演算増幅器とすることができる。

一の実施形態では、アンプ３０２の出力を可変ゼロ点調整回路３１８及び可変利得回路３２１の出力と一緒に使用して、一定に保たれた出力電圧を節点３１０で維持する。別の実施形態では、アンプ３０２の出力を可変ゼロ点調整回路３１８の出力と一緒に使用して、一定に保たれた出力電圧を節点３１０で維持する。すなわち、一の実施形態では、可変利得回路３２１は、定電圧電源３００の中の設けるかどうかが任意の構成要素とすることができる。

一の実施形態では、節点３０６を通したアンプ３０５の出力によって変わる可変利得回路３２１の出力は節点３３１に供給されてアンプ３０２の出力に関連する差動利得を調整する。アンプ３０２の出力、可変利得回路３２１の出力、及び 可変ゼロ点調整回路３１８の出力はアンプ３０５に供給されて更に増幅される。一の実施形態では、アンプ３０５は、例えばバッファアンプとすることができる。アンプ３０５の出力は可変利得回路３２１の入力、可変ゼロ点調整回路３１８の入力、及び出力ドライバ３０８の制御電極に供給される。出力ドライバ３０８の制御電極では、アンプ３０５の出力を使用して負荷３１５、帰還回路３１４、及び可変ゼロ点調整コントローラ３１１に供給される電流の大きさが節点３１０で一定になるように電流の大きさを維持する。節点３１０に供給される電流の大きさを一定に維持することにより、定電圧電源３００は、例えば負荷３１５が可変負荷である場合の負荷３１５に供給される出力電圧ＶＯＵＴを一定に維持する機能を備えることができる。

図３に示すように、定電圧電源３００の各段の電気的構成要素によって極が定電圧電源３００の該当する各段に発生する恐れがある。例えば、増幅段３０１のアンプ３０２は極Ｐ２を発生させ、増幅段３０３のアンプ３０５は極Ｐ３を発生させ、そして出力段３０７の負荷３１５は極Ｐ１を発生させる可能性がある。

公知のことであるが、新たに形成される極が十分に相殺されることがない場合には、定電圧電源の伝達関数が一つ以上の極を持つことによって、定電圧電源が不安定になる恐れがある。例えば、図２を参照しながら上に説明したように、クロスオーバー周波数の位相が−１８０度を超えて負の方向に回ってしまうと、不安定状態が生じる恐れがある。これらの極を十分に相殺する（例えば、位相余裕を大きくするためにゼロを追加することにより）ことにより、クロスオーバー周波数の位相を所望の範囲に（例えば、クロスオーバー周波数の位相が−１８０度よりも正の側に位置するように）維持することができるので、不安定状態を回避することができる。更に、定電圧電源に接続される負荷のインピーダンスが変化する場合、設定されるゼロの周波数を固定する処理のような標準の相殺方法は、新たに形成される極を相殺するためには十分ではない、というのは、設定される固定のゼロ周波数は通常、新たに形成される極の周波数に十分に近く位置することがなく、これらの極が存在することによる不安定化の問題を解消することができないからである。

一の実施形態では、定電圧電源３００の増幅段３０１により生じる極Ｐ２、及び増幅段３０３により生じる極Ｐ３が定電圧電源３００の伝達関数の有効周波数範囲に位置する場合、可変ゼロ点調整回路３１８を利用して、これらの極の内の少なくとも一つの極を相殺することができる。すなわち、可変ゼロ点調整回路３１８を使用して、ゼロ点を定電圧電源３００の伝達関数に持たせることにより、定電圧電源３００の伝達関数に、増幅段３０１または増幅段３０２、或いは両方の増幅段により生じる極を相殺することができるので、定電圧電源３００が不安定になるのを防止することができる。

一の実施形態では、ゼロ点を節点３３１において構成して極Ｐ２及び極Ｐ３を相殺する。節点３３１において構成されるゼロ点は出力ドライバ３０８の抵抗によって変わる。別の実施形態では、節点３３１において構成されるゼロ点を使用して、定電圧電源３００に追加することができる追加段によって定電圧電源が新たに持つようになる極を相殺することができる。出力ドライバ３０８の抵抗を検出するために、可変ゼロ点調整コントローラ３１１は第１電流電極電圧、第２電流電極電圧、及び制御電極電圧を出力ドライバ３０８から入力する。図示の実施形態では、第１電流電極電圧はソース電圧（ＶＳ）を指し、第２電流電極電圧はドレイン電圧（ＶＤ）を指し、そして制御電極電圧はゲート電圧（ＶＧ）を指すことに留意されたい。別の実施形態では、第１電流電極電圧をドレイン電圧（ＶＤ）とし、第２電流電極電圧をソース電圧（ＶＳ）とし、そして制御電極電圧をゲート電圧（ＶＧ）とすることができる。

一の実施形態では、可変ゼロ点調整コントローラ３１１は、出力ドライバ３０８の第１電流電極電圧、第２電流電極電圧、及び制御電極電圧を使用して、可変ＲＣ回路３１７に供給される制御電圧を生成する。可変ＲＣ回路３１７に供給される制御電圧は出力ドライバ３０８の抵抗に基づいて変化する。可変ＲＣ回路３１７は制御電圧を入力し、そしてゼロ点を節点３３１において構成し、ゼロ点によって極Ｐ２及び極Ｐ３を相殺することができる。出力ドライバ３０８の抵抗を使用して節点３３１において構成されるゼロ点を設けることにより、ゼロ点を、ＰＭＯＳトランジスタ３０８の第２電極に接続される負荷３１５のインピーダンスに基づいて調整することができる。負荷３１５のインピーダンスに基づくゼロ点の調整は、出力ドライバ３０８の抵抗が負荷３１５に供給される電流の大きさによって変わる結果として行なわれる。更に、アンプ３０５の出力は節点３３１において構成されるゼロ点によって変わるので、可変利得回路３２１はアンプ３０２の出力の差動利得を出力ドライバ３０８の抵抗に基づいて調整する機能を備える。

駆動されると主として飽和領域で動作する定電圧電源の場合、ゲート−ソース電圧にのみに依存させるだけで、安定性を十分に阻害することができる。しかしながら、駆動されると主として線形領域で動作する、または線形領域の近くで動作する定電圧電源の場合、ゲート−ソース電圧にのみに依存させること自体が、定電圧電源が不安定になるのを防止する動作としては十分ではなくなる。ここに説明する可変ゼロ点調整コントローラ３１１が出力ドライバ３０８の抵抗を出力ドライバ３０８のドレイン−ソース電圧及びゲート−ソース電圧を使用して検出する機能によって、定電圧電源３００は線形領域で、または線形領域の近くで動作しながら安定状態を維持することができる。

図４は本発明の一の実施形態による定電圧電源４００を示す模式図である。図４は、可変ＲＣ回路３１７、可変ゼロ点調整コントローラ３１１、帰還回路３１４、可変利得回路３２１、アンプ３０５、及びアンプ３０２を更に詳細に示している。

既に述べたように、正常動作状態では、アンプ３０２は基準電圧ＶＲＥＦを基準電圧源（図示せず）から、そして帰還電圧信号（ＶＦＢ）を帰還回路３１４から入力するように接続される。帰還回路３１４は、抵抗体４１７に直列接続される抵抗体４２１を含む。抵抗体４２１は節点３１０に接続される端子を有し、この端子に出力ドライバ３０８からの電流を入力する。抵抗体４１７は接地に接続される端子を有する。帰還電圧ＶＦＢは演算増幅器３０２の非反転入力に、抵抗体４２１を抵抗体４１７に接続する節点から供給される。一の実施形態では、アンプ３０２は演算増幅器とすることができ、この演算増幅器の構成要素及び機能はこの技術分野では公知であるので詳細については議論しない。可変ＲＣ回路３１７、アンプ３０５、及び可変利得回路３２１に節点３３１で接続されるアンプ３０２は増幅出力を節点３３１に出力する。既に述べたように、節点３３１における増幅出力の利得は可変利得回路３２１によって調整することができる。一の実施形態では、可変利得回路３２１は出力ドライバ３０８のゲート−ソース電圧（ＶＧＳ）を使用してアンプ３０２の利得を調整する。

一の実施形態では、可変利得回路３２１はＰＭＯＳトランジスタ４２７及びＰＭＯＳトランジスタ４３０を含む。ＰＭＯＳトランジスタ４２７の第１電流電極は、電圧源の電圧ＶＤＤを節点３２２から入力するように接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４２７の第２電流電極及びＰＭＯＳトランジスタ４２７の制御電極は、ＰＭＯＳトランジスタ４３０の第１電流電極に節点３０６で接続される。一の実施形態では、ＰＭＯＳトランジスタ４２７の第１電流電極はソースであり、ＰＭＯＳトランジスタ４２７の第２電流電極はドレインであり、そしてＰＭＯＳトランジスタ４２７の制御電極はゲートである。ＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極及びＰＭＯＳトランジスタ４３０の制御電極は、ＰＭＯＳトランジスタ４２４の制御電極に節点３３１で接続される。一の実施形態では、ＰＭＯＳトランジスタ４３０の制御電極はゲートであり、ＰＭＯＳトランジスタ４３０の第１電流電極はソースであり、そしてＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極はドレインである。

ＰＭＯＳトランジスタ４３０の制御電極は、アンプ３０２の出力を節点３３１から入力し、かつＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極からの電流、及び節点３３１における電圧を使用して、アンプ３０２の出力の利得を調整する。更に、節点３３１におけるアンプ３０２の出力、及びＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極からの電流を使用して、極Ｐ２及びＰ３の内の少なくとも一つの極をシフトさせることができる。一の実施形態では、極Ｐ２及びＰ３をシフトさせることにより、定電圧電源３００の極Ｐ２及びＰ３の位置が極Ｐ１の位置の後になるようにすることができる。既に述べたように、可変利得回路３２１によってアンプ３０２の出力において制御される利得の大きさは出力ドライバ３０８の抵抗に基づく。

一の実施形態では、定電圧電源４００の可変ＲＣ回路３１７は容量素子４１４（キャパシタ４１４）及びＮＭＯＳトランジスタ４１１を含む。可変ゼロ点調整コントローラ３１１はＮＭＯＳトランジスタ４０８と、ＰＭＯＳトランジスタ４０２と、ＰＭＯＳトランジスタ４０５と、そして抵抗体４０６と、を含む。一の実施形態では、抵抗体４０６はトランジスタとすることができる。可変ＲＣ回路３１７のキャパシタ４１４は節点３３１に接続される端子、及びＮＭＯＳトランジスタ４１１の第２電流電極に接続される端子を有する。ＮＭＯＳトランジスタ４１１の第１電流電極は接地に接続される。

ＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極は、制御電圧を入力するためにＮＭＯＳトランジスタ４０８の制御電極及びＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極に接続され、この制御電圧によって節点３３１において構成されるゼロ点の周波数を制御するようになっている。一の実施形態では、ＰＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に供給される制御電圧は、ＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極から供給される電流に基づく。一の実施形態では、ＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に供給される制御電圧を使用してアンプ３０２の利得を調整することができる。すなわち、ＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に供給される制御電圧をアンプ３０２における電流源が使用することにより、アンプ３０２における電流源に影響を及ぼすことができる。従って、可変ＲＣ回路３１７は制御電圧を使用してゼロ点を節点３３１において構成して、アンプ３０２の出力における極Ｐ２及びアンプ３０５の出力における極Ｐ３を相殺する。

一の実施形態では、ＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極は可変ＲＣ回路３１７にＮＭＯＳトランジスタ４０８を通して接続され、この場合、ＮＭＯＳトランジスタ４０８は電流−電圧変換器として動作する。別の実施形態では、ＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極は可変ＲＣ回路３１７にカレントミラー回路を介して接続することができる。

一の実施形態では、可変ゼロ点調整コントローラ３１１は節点３０６を通して可変利得回路３２１、アンプ３０５、及び出力ドライバ３０８に接続される。抵抗体４０６は電圧源に接続される端子、及びＰＭＯＳトランジスタ４０５の第１電流電極及びＰＭＯＳトランジスタ４０２の第１電流電極に接続される端子を有する。ＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極はＮＭＯＳトランジスタ４０８の第２電流電極、ＮＭＯＳトランジスタ４０８の制御電極、及びＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０５の第２電流電極は出力ドライバ３０８の第２電流電極に節点３１０で接続される。既に述べたように、ＰＭＯＳトランジスタ４０２の第２電流電極は制御電圧をＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に、出力ドライバ３０８のゲート−ソース電圧、及びドレイン−ソース電圧の両方に基づいて供給する。ＰＭＯＳトランジスタ４０２の制御電極、及びＰＭＯＳトランジスタ４０５の制御電極は、アンプ３０５の出力を節点３０６から入力するように接続される。

一の実施形態では、アンプ３０５は電流源４２５及びＰＭＯＳトランジスタ４２４を含む。電流源４２５は電圧源に接続される端子、及びＰＭＯＳトランジスタ４２４の第１電流電極に節点３０６で接続される端子を有する。ＰＭＯＳトランジスタ４２４の第２電流電極は接地に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４２４の制御電極はＰＭＯＳトランジスタ４３０の制御電極、ＰＭＯＳトランジスタ４３０の第２電流電極、アンプ３０２、及びキャパシタ４１４に節点３３１で接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４２４の制御電極には、アンプ３０２の出力が節点３３１から入力され、そして当該制御電極によってアンプ３０２の出力が電流源４２５を使用して増幅される。増幅出力はＰＭＯＳトランジスタ４０２及びＰＭＯＳトランジスタ４０５の制御電圧に供給されてＮＭＯＳトランジスタ４１１の制御電極に現われる電圧を調整する。更に、増幅出力は出力ドライバ３０８の制御電圧に供給されて、出力ドライバ３０８の第２電流電極から負荷３１５に供給される電圧を一定に維持する。

一の実施形態では、可変ＲＣ回路３１７及び可変ゼロ点調整コントローラ３１１が組み合わされて可変ゼロ点調整回路３１８を構成する。可変ゼロ点調整回路３１８は出力ドライバ３０８のゲート−ソース電圧及びドレイン−ソース電圧を使用して増幅段３０１の極Ｐ２及び増幅段３０３の極Ｐ３を、ゼロ点が節点３３１において構成されるようにすることにより相殺する。節点３３１において構成されるゼロ点は出力ドライバ３０８の抵抗によって変わり、この抵抗は、出力ドライバ３０８のゲート−ソース電圧及びドレイン−ソース電圧に基づいて決定される。その結果、定電圧電源４００は複数の極及び種々の負荷インピーダンスの両方を使用して安定状態を維持することができる。

ここで、本明細書において使用するように、トランジスタ（または素子）の第１電流電極はトランジスタのソースまたはドレインを指し、トランジスタの第２電流電極はトランジスタのソースまたはドレインの内の他方を指し、そしてトランジスタの制御電極はトランジスタのゲートまたはゲート電極を指すことができることに留意されたい。

これまでの明細書では、本発明について特定の実施形態を参照しながら記載してきた。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を、以下の請求項に示す本発明の技術範囲から逸脱しない範囲において加え得ることが分かるであろう。従って、明細書及び図は、本発明を制限するものとしてではなく例示として捉えられるべきであり、そしてこのような変更の全てが本発明の技術範囲に含まれるべきものである。

効果、他の利点、及び技術的問題に対する解決法について、特定の実施形態に関連する形で上に記載してきた。しかしながら、効果、利点、及び問題解決法、及びいずれかの効果、利点、または問題解決法をもたらし、またはさらに顕著にし得る全ての要素（群）が、いずれかの請求項または全ての請求項の必須の、必要な、または基本的な特徴または要素であると解釈されるべきではない。本明細書で使用されるように、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語、または他の全てのこれらの変形は包括的な意味で適用されるものであり、一連の要素を備えるプロセス、方法、製品、または装置がこれらの要素のみを含むのではなく、明らかには列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、製品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。

この技術分野において公知の発明による定電圧電源のブロック図。 図１の定電圧電源に対応する利得−周波数プロット、及び位相−周波数プロット図。 本発明の一の実施形態による定電圧電源のブロック図。 本発明の一の実施形態による定電圧電源の回路図。

Claims (31)

1. 定電圧電源であって、
   基準電圧を入力するように接続される第１増幅段と、
   第１増幅段に接続され、かつ出力ドライバを有して、基準電圧に基づいて出力電圧を供給するように接続される出力段と、
   第１増幅段及び出力段に接続される可変ゼロ点調整回路であって、出力ドライバのゲート−ソース電圧、及び出力ドライバのドレイン−ソース電圧に基づいて、定電圧電源の第１の極を相殺するためのゼロ点を供給する前記可変ゼロ点調整回路と、
   からなる定電圧電源。
2. 第１増幅段によって定電圧電源が第１の極を持つようになる請求項１記載の定電圧電源。
3. 第１増幅段と出力段との間に接続される第２増幅段を更に備え、同第２増幅段によって定電圧電源が第２の極を持つようになる請求項１記載の定電圧電源。
4. 第１増幅段によって定電圧電源が第２の極を持つようになり、そして出力段によって定電圧電源が第３の極を持つようになる請求項３記載の定電圧電源。
5. 可変ゼロ点調整回路は可変抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路を含み、可変ゼロ点調整回路は、出力ドライバのゲート−ソース電圧及びドレイン−ソース電圧を検出し、そして可変ＲＣ回路を制御する制御電圧を生成する請求項１記載の定電圧電源。
6. 制御電圧はゲート−ソース電圧及びドレイン−ソース電圧に基づいて生成される請求項５記載の定電圧電源。
7. 可変ＲＣ回路はキャパシタに接続される第１トランジスタを含み、同キャパシタは第１増幅段に接続され、そして制御電圧は第１トランジスタの制御電極に供給される請求項６記載の定電圧電源。
8. 第１増幅段及び出力段に接続され、かつ第１増幅段の利得を出力ドライバのゲート−ソース電圧に基づいて調整する可変利得回路、を更に備える請求項１記載の定電圧電源。
9. 可変利得回路は定電圧電源の第１の極をシフトさせる請求項８記載の定電圧電源。
10. 基準電圧を入力するように接続される第１増幅段であって、それによって定電圧電源が第１の極を持つ、前記第１増幅段と、
    第１増幅段に接続される第２増幅段であって、それによって定電圧電源が第２の極を持つ前記第２増幅段と、
    第２増幅段に接続され、かつ出力ドライバを有して、基準電圧に基づいて出力電圧を供給するように接続される出力段と、
    第１増幅段、第２増幅段、及び出力段に接続される可変ゼロ点調整回路であって、出力ドライバのゲート−ソース電圧、及び出力ドライバのドレイン−ソース電圧に基づいて、定電圧電源の第１の極または第２の極の内の少なくとも一つの極を相殺するためのゼロ点を供給する、前記可変ゼロ点調整回路と、
    からなる定電圧電源。
11. 前記可変ゼロ点調整回路は、
    可変抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路と、
    第１端子が第１供給電圧に接続される構成の抵抗素子と、
    第１電流電極が抵抗素子の第２端子に接続され、第２電流電極が出力ドライバの第１電流電極に接続され、そして制御電極が出力ドライバの制御電極に接続される構成の第１トランジスタと、
    第１電流電極が抵抗素子の第２端子に接続され、制御電極が出力ドライバの制御電極に接続され、そして第２電流電極が可変ＲＣ回路に接続される構成の第２トランジスタと、
    を含む請求項１０記載の定電圧電源。
12. 可変ＲＣ回路は、
    容量素子と、
    第２トランジスタの第２電流電極が供給する電流に基づく制御電圧を入力するように接続される制御電極、第２供給電圧に接続される第１電流電極、及び容量素子の第１端子に接続される第２電流電極を有する第３トランジスタと、
    を含む請求項１１記載の定電圧電源。
13. 容量素子の第２端子は第１増幅段の出力に接続される請求項１２記載の定電圧電源。
14. 容量素子の第２端子は第２増幅段の出力に接続される請求項１２記載の定電圧電源。
15. 制御電圧を使用して第１増幅段の利得を調整する請求項１２記載の定電圧電源。
16. 可変ゼロ点調整回路は、ゼロ点が構成されるようにすることにより定電圧電源の第１の極を相殺する請求項１０記載の定電圧電源。
17. 可変ゼロ点調整回路は、ゼロ点が構成されるようにすることにより定電圧電源の第２の極を相殺する請求項１０記載の定電圧電源。
18. 第１増幅段及び出力段に接続され、かつ、出力ドライバのゲート−ソース電圧に基づいて第１増幅段の利得を調整する可変利得回路を更に備える請求項１０記載の定電圧電源。
19. 可変利得回路は定電圧電源の第１の極及び第２の極の内の少なくとも一つの極をシフトさせる請求項１８記載の定電圧電源。
20. 基準電圧を入力するように接続される第１増幅段と、
    第１増幅段に接続される第２増幅段と、
    第２増幅段に接続され、かつ出力ドライバを有して、出力電圧を基準電圧に基づいて供給するように接続される出力段と、
    可変抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路と、
    第１端子が第１供給電圧に接続される構成の抵抗素子と、
    第１電流電極が抵抗素子の第２端子に接続され、第２電流電極が出力ドライバの第１電流電極に接続され、そして制御電極が出力ドライバの制御電極に接続される構成の第１トランジスタと、
    第１電流電極が抵抗素子の第２端子に接続され、制御電極が出力ドライバの制御電極に接続され、そして第２電流電極が可変ＲＣ回路に接続される構成の第２トランジスタと、
    を備える定電圧電源。
21. 可変ＲＣ回路は、ゼロ点が構成して、定電圧電源の少なくとも第１の極を相殺する請求項２０記載の定電圧電源。
22. 可変ＲＣ回路は第１増幅段に接続され、そして第１増幅段によって定電圧電源が第１の極を持つようになる請求項２１記載の定電圧電源。
23. 可変ＲＣ回路は第２増幅段に接続され、そして第２増幅段によって定電圧電源が第１の極を持つようになる請求項２１記載の定電圧電源。
24. 可変ＲＣ回路は、
    容量素子と、
    第２トランジスタの第２電流電極が供給する電流に基づく制御電圧を入力するように接続される制御電極、第２供給電圧に接続される第１電流電極、及び容量素子の第１端子に接続される第２電流電極を有する第３トランジスタと、
    を含む請求項２０記載の定電圧電源。
25. 第２トランジスタの第２電流電極に接続される第１電流電極、第２供給電圧に接続される第２電流電極、及び第４トランジスタの第１電流電極に接続され、かつ制御電圧を可変ＲＣ回路に供給するように接続される制御電極を有する、第４トランジスタを更に備える請求項２４記載の定電圧電源。
26. 容量素子はキャパシタ及びトランジスタの内の少なくとも１つを含む請求項２４記載の定電圧電源。
27. 制御電圧を使用して第１増幅段の利得を調整する請求項２４記載の定電圧電源。
28. 抵抗素子は抵抗体及びトランジスタの内の少なくとも一つを含む請求項２０記載の定電圧電源。
29. 出力電圧を供給する方法であって、
    基準電圧を定電圧電源の第１増幅段に供給する工程と、
    定電圧電源の出力ドライバが供給する出力電圧を基準電圧に基づいて生成する工程と、
    出力ドライバのゲート−ソース電圧及びドレイン−ソース電圧に基づいて、ゼロ点を構成して定電圧電源の第１の極を相殺する工程と、
    からなる方法。
30. 定電圧電源は、第１増幅段を設けることによって第１の極を持つようになる請求項２９記載の方法。
31. 第２増幅段を設け、定電圧電源は、第２増幅段を設けることにより第１の極を持つようになる請求項２９記載の方法。

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